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Echangeur de chaleur pour chauffe-eau à circulation chauffa au gaz et chauffe-eau pourvu dudit échangeur..
La présente invention concerne un dispositif échangeur de chaleur pour appareils chauffe-eau à circulation et chauffée au gaz, dispositif du type comprenant un bloc de lames traversé par les tubes de circulation d'eau et disposé à la sortie d'un puits de guidage des gaz de chauffage ascendants.
Les gaz de chauffage qui passent entre les lamelles en tendant vers le haut rencontrent, d'une part, les lamelles et, d'autre part, les tubes à lamelles et s'écoulent vers le haut. sur le côté opposé vers la cheminée d'évacuation après avoir. abandonné leur chaleur. En raison de ce que la perte progressive ds chaleur s'effectue dans une seule direction les lamelles
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sont beaucoup plus chaudes dans li. zone intérieure que dans la zone supérieure et elles sont de de fait inégalement sollicitées par les tensions de dilatation.
Il en résulte que l'eau qui traverse les tubes est chauffée dans la partie inférieure de la section du tube à une température nettement supérieure à la température d'emploi, tandis que l'eau qui passe dans la partie supérieure de la section du tube reste à une température inférieure à la température d'emploi. L'eau soutirée à la sortie de l'échangeur de chaleur est donc de l'eau à une température de mélange*
Pour la zone inférieure des lamelles, qui est le plus chauffée, et spécialement pour les surfaces comprises entre deux tubes à.lamelles, on est exposé au risque de destruction prématurée par surchauffe et brûlage.
Par contre, pour la zone supérieure des lamelles, il faut s'attendre à une courte durée de service en raison de séparation de condensés à partir des gaz de chauffage à la suite de leur refroidissement et de corrosion produite par ces condensés,.Il en résulte un encrassement des farfaces des lamelles par les produits de corrosion ainsi que par la suie ,ce qui diminue la section de passage pour les gaz chauds et réduit l'effet de transmission de cha- leur sur ces surfaces.
D'autre part, il peut facilement y avoir production de vapeur dans la zone intérieure des tubes, ce qui a pour effet, dans le cas d'eau calcaire, la séparation de chaux et le dépt de concrétions calcaires dans les tubes. La condensation des bulles de vapeur provoque des bruits. Plus la température de
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l'eau chaude est choisie élevéee c'est-à-dire plus est faifclt la quantité d'eau chauffée par 1-'appareil dans l'unité de temps pour une charge constante, plus la formation de vapeur sera importante et violente dans le bloc de lamelles chauffé d'un seul coté.
Même dans le cas où ces bruits de vaporisation ne sont
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pas perçus d'une manière insupportable, en ration de la faible durée du prélèvement d'eau chaude et parce qu'ils sont couverts par les bruits de la cuisine ou le bruit d'écoulement de l'eau lui-même au robinet de prise, il s'en est pas ainsi dans le, cas du chauffage d'eau chaude d'un logement au moyen d'un ap- pareil à gaz avec pompe de circulation, car les bruits se mani- . testent alors pendant tout le temps du chauffage. Cela est particulièrement le cas lorsque la.tempera turc de l'eau en circulation est très élevée (70 à 90*C).
Pour rapprocher entre elles les deux températures extrêmes aux lamelles et au tube à lamelles, c'est-à-dire pour uniformiser la charge imposée aux surfaces des lamelles, il a été proposé des mesures d'ordre divers qui se sont montrées plus ou moins efficaces. C'est ainsi par exemple qu'on a proposé de réaliser de manières différentes la forme des lamelles ou leur épaisseur ou la distance entre les lameslles.
C'est ainsi, par exemple, qu'il est connu de maintenir la hauteur des lamelles plus faible dans la partie située audessous du milieu des tubes à lamelles qui sont soumises aux gaz les plus chauds, rue la hauteur des lamelles situées au-, dessus de ce milieu qui prennent au gaz chauds leurchaleur restante avec une différence de température moindre entre les gaz et les lamelles. Il est, en outre, connu d'évider la surface des lamelles comprise entre deux tubes, laquelle est nor- malement limitée par un bord inférieur rectiligne, de sorte que la chaleur qui est introduite dans la lamelle à cet endroit est prise d'abord par la partie de surface située la plus hau- te, ce qui soulage la partie inférieure du tube à lamelles.
Des essais ont montré, d'autre- part, que la partie dé la chaleur qui est transmise par la lamelle, par conductibilité thermique, à la partie inférieure la plus chaude du tube à .. lamelles est relativement faible par rapport à la quantité de
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chaleur qui est absorbée par cette partie du tube par radiation de chaleur et du fait du contact direct avec les gaz chauds ascendants. Partant de cette constatation, l'appareil de l'invention est caractérisa notamment en ce que, en vue de décharger la partie des tubes à lamelles qui est située le plus bas, celleci est protégée contre la chaleur rayonnante et contre le choc direct des gaz de chauffage.
Suivant une forme de réalisation, cette protection est obtenue par des lobes qui sont sortis des lamelles par estampage au dessous du tube à lamelles et qui sont recourbés vers l'extérieur perpendiculairement au plan de la lamelle et s'éten- dent jusqu'à la lamelle voisine. La disposition adoptée peut être telle, que la partie du lobe recourbé se raccorde au découpage qui est nécessaire pour l'insertion de la lamelle sur le tube. Dans ce cas la partie la plus basse protégée du tube à lamelles n'a plus aucun contact direct avec la lamelle.
Avec une telle disposition, on obtient les avantages suivants !
1 Le rayonnement de chaleur des gaz chauds ne rencontre pas la partie du tube à lamelles qui est protégée;
2 Les gaz chauds eux-mêmes ne viennent pas en contact avec cette partie du tube lorsqu'ils affluent ;
3 Il s'établit une zone neutre derrière l'écran protecteur, zone dans laquelle le mouvement des gaz chauds est très réduit; 4 Le flux de chaleur entre la lamelle et cette partie du tube est interrompu.
Toutes ces conditions agissent ensemble pour s'opposer à ce que les parties du tube à lamelles qui sont les plus basses reçoivent des gaz chauds qui montent dans le puits, davantage de chaleur que les parties du tube placées plus haut. La protection est applicable aussi bien dans le cas de tubes à eection ovale que de tubes à section ronde.
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D'une manière avantageuse. Il est prévu, dans les tubes à lamelles, des corps conducteurs de chaleur pourvus d'évide- ments et de section transversale en forme de U ou de V, dont les branches inférieures sont reliées à conductibilité thermi- que avec les parties du tube à lamelles qui ne sont pas proté- gées par les écrans de l'invention. De cette manière, ces par- ties du tube à lamelles sont mieux refroidies et leur chaleur est détournée vers l'intérieur du flux d'eau à chauffer.
Une autre amélioration est obtenue par le fait quele bord inférieur des lamelles est, d'une manière connue, pourvu d'évidements entre les tubes à lamelles.
L'invention s'étend également à un appareil chauffe-eau à circulation pourvu d'un échangeur de chaleur conforme au précédent ou dispositif similaire.
L'invention s'étend, en outre, aux caractéristiques ré- sultant de la description ci-après et des dessins annexas, ainsi qu'à leurs combinaisons possibles.
La description se rapporte à titre d'exemple non limita- tif à un échangeur de chaleur de l'invention représenté aux dessins Joints, dans lesquels
La figure 1 est une coupe verticale à travers une section d'un bloc à lamelles, coupe faite transversalement aux tubes lamelles suivant la ligne A-A de la. figure 2.
La figure 2 montre une portion d'un tube à lamelles, vu partiellement en coupe longitudinale.
La figure 1 montre des tubes à lamelles 1 et 2 d'un bloc échangeur de chaleur à lamelles. Les tubes 1 et 2 sont parcourus à la suite loup de l'autre par l'tau. Chaque lamelle 3 egt as- semblée par soudage par sa bride 3' ou.1!, à bonne conductibi- lité thermique avec le tube lamelles 1 ou '
Les gaz chauds s'écoulent dans le sens de la flèche, à partir du bas dans le bloc. Au-dessus des tubes 1, 2 sont prévus, dans la lamelle 3, des découpages et 4' qui servent au @
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passage de la matière de. soudage, et qui ne Jouent ici aucun rôle pour la transmission de la chaleur.
En dessous des tubes 1 et 2 sont prévus des découpages
5, dans la lamelle 2. et les lobes de tôle ainsi découpés
6, 6' sont recourbés dans le plan horizontal Ces lobes sont d'une dimension telle qu'ils s'étendent depuis la lamelle, d'où ils ont issus jusqu'à la lamelle voisine. Les lobes 6 et ' protègent comme des écrans la zone inférieure des tubes 1 et ! contre le rayonnement et le choc des gaz chauds.
Entre les tubes à lamelles 1 et 2, est prévu dans la la- melle 3 un découpage 1 s'étendant depuis le bord inférieur vers le haut, de telle sorte que la chaleur des gaz qui passent à cet endroit soit abandonnée d'abord à la partie de la lamelle qui est située la plus haute, d'où elle passe ensuite dans les tubes 1. 2.
En vue de transmettre à l'eau la grande quantité de cha- leur qui passe à droite et à gauche des échancrures de lobes
5, 5' dans la paroi des tubes., il est prévu d'insérer dans les tubes 1. 2 des corps conducteurs de.chaleur 8, 9 perforés en forme de U ou de V, ces corps 8 et ayant des branches 8',
8" ou 9', 9" dirigés vers le bas dans la longueur des tubes et étant assemblés aux tubes 1. 2 par soudage bon conducteur de la chaleur. Grâce à cela, une partie de la chaleur entrant de l'extérieur peut être transmise plus loin dans l'intérieur des. tubes, cst-à-dire dans la zone la plus froide du courant d'eau circulant.
Les branches ., 8". 9',9" des corps conduc- teurs 8,9 qui sont coudées vers le bas sont pourvues, à des intervalles déterminés * de découpage* 10, 10', En conséquence, il se produit un flux de chaleur plus énergique à travers l'eau en circulation, sans effet tourbilionaire appréciable risquant d'augmenter la résistance à l'écoulement à travers l'appareil. De même, il ne peut pas se former de zones marginales
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de surchauffe dans le tube à lamelles donnant lieu à du bruit par les bulles de vapeur formées, et à des dépôts de concrétions cal-. caires.
Les remues de perforations 11. IL-4. servent à régulariser dans une certaine mesure les filets fluides qui se séparent à travers les corps conducteurs 8, 9 à l'intérieur des tubes à lamelles 1, 2.